המערכת מורכבת מהאובייקטים הפסיביים הבאים:.Pool. Purifier. .Purifier בממשק מוגדרת המתודה

Transcription

1 אוניברסיטת בן-גוריון מדור בחינות מספר נבחן: רשמו תשובותיכם בגיליון התשובות בלבד תשובות מחוץ לגיליון לא יבדקו בהצלחה! תאריך הבחינה: שם המורה: ד"ר מיכאל אלחדד ד"ר מני אדלר מר אוריאל ברגיג שם הקורס: תכנות מערכות מספר הקורס: מיועד לתלמידי: מדעי המחשב, הנדסת תוכנה שנה: תש"ע סמסטר: א' מועד: א' משך הבחינה: שלש שעות חומר עזר: אסור (30 נקודות) שאלה 1 בענף הבניה הירוקה, הולך ופושט המנהג להתקין מערכת 'מים אפורים' לשימוש חוזר במי המקלחת בצנרת הרגילה, המים הזורמים מהברז מתנקזים למערכת הביוב במערכת 'מים אפורים' מטוהרים מים משומשים אלו ומוחזרים לשימוש חוזר בשאלה זו, נציג סימולציה פשוטה של המערכת המערכת מורכבת מהאובייקטים הפסיביים הבאים: Pool (WaterPool - עבור מים מטוהרים ועבור מים משומשים - המממשים את הממשק WaterPool) - שני מיכלים המחזירה getquality() Purifier בממשק מוגדרת המתודה (WaterPurifier המממש את הממשק - מטהר מים ) המקבלת כמות של מים משומשים purify את כמות המים באחוזים שניתן לטהר באיכות טובה והמתודה ומחזירה כמות של מים מטוהרים בסימולציה שלנו, רצים 3 אובייקטים אקטיביים: : הוספת מים למיכל המים המטוהרים (למשל זרימת ProducingTask :Producer ת'רד הרץ מעל המשימה - המים מהקו העירוני לצנרת הבית) :ConsumingTask צריכת מים ממיכל המטהורים והעברתם בתום :Consumer ת'רד הרץ מעל המשימה - השימוש למיכל המים המשומשים (למשל צרכן הפותח ברז, צורך מים, והמים מתנקזים למאגר המים המיועדים לטיהור) : לקיחת מים ממיכל המים המשומשים, טיהורם בעזרת PurifyungTask : Purifier ת'רד הרץ מעל המשימה - מטהר המים, והוספתם למיכל המים המטוהרים (כמו פעולת המערכת לטיהור המים האפורים) Purifier Water Purifier Used Water Purified Water Consumer Producer 1

2 התבוננו בקטעי הקוד המממשים את המערכת וענו על השאלות שאחר כך: interface Pool { long getcapacity(); float getcontent(); float remove(); void add(float addition); class WaterPool implements Pool { private final long _capacity; private float _content; WaterPool(float content, long capacity) { _content = content; _capacity = capacity; public long getcapacity() { return _capacity; public synchronized float getcontent () { return _content; public synchronized float remove() { while (_content == 0) try { wait(); catch (InterruptedException e) { return 0; float ret = _content; _content = 0; notifyall(); return ret; public synchronized void add(float addition) { while (_content + addition > _capacity) try { wait(); catch (InterruptedException e) { return; _content += addition; notifyall(); interface Purifier { float getquality(); float purify(float float content); class WaterPurifier implements Purifier { private final float _quality; WaterPurifier(float quality) { _quality = quality; public float getquality() { return _quality; public float purify (float content) { 2

3 try { Threadsleep((long)content); // sleep to simulate using the water catch (InterruptedException e) { return 0; return _quality * content; class ProducingTask implements Runnable { private Pool _purifiedpool; ProducingTask (Pool l purifiedpool) { _purifiedpool = purifiedpool; public void run() { while (true) _purifiedpooladd(_purifiedpoolgetcapacity()); class PurifyingTask implements Runnable { private Pool _usedpool, _purifiedpool; private Purifier _purifier; PurifyingTask (Pool usedpool, Pool purifiedpool, Purifier purifier) { _usedpool = usedpool; _purifiedpool = purifiedpool; _purifier = purifier; public void run() { while (true) _purifiedpooladd(_purifierpurify(_usedpoolremove())); dd(_purifierpurify(_usedpoolremove())); class ConsumingTask implements Runnable { private Pool _purifiedpool, _usedpool; ConsumingTask (Pool purifiedpool, Pool usedpool) { _purifiedpool = purifiedpool; _usedpool = usedpool; public void run() { while (true) { float w = _purifiedpoolremove(); try { Threadsleep((long)w); catch (InterruptedException e) { return; _usedpooladd(w); 3

4 class Test { public static void main(string[] args) { Pool purifiedwaterpool = new WaterPool(0, 1000); Pool usedwaterpool = new WaterPool(0, 1000); Purifier waterpurifier = new WaterPurifier(08 8); new Thread(new ProducingTask(purifiedWaterPool))start(); new Thread(new PurifyingTask(usedWaterPool, P purifiedwaterpool, waterpurifier))start(); new Thread(new ConsumingTask(purifiedWaterPool, usedwaterpool))start(); א הגדירו תכונה נשמרת (invariant) ותנאי התחלה וסיום conditions) (pre/post עבור הממשק Pool במידה ונדרש עיצוב מחדש של הממשק (refactoring) על פי העקרונות שנלמדו בהרצאה ) Driven Test,(Design בצעו זאת [15 נקודות] ב האם המערכת בטוחה תחת חישוב מקבילי? נמקו [5 נקודות] ג הראו כיצד עלולה המערכת להגיע לחבק,(deadlock) ותקנו את הקוד כך שהחבק ימנע [10 נקודות] (30 נקודות) שאלה 2 נתונות המחלקות הבאות המייצגות מחסנית של אירועים הקוד תקין: class Event { public: Event(int id) : _id(id) {; virtual int id() {return _id; virtual void print() { cout << "Event id is " << id() << endl; private: const int _id; ; class EventNode { public: EventNode(){; Event *data; EventNode *next; ; class EventsStack { EventNode *_top; public: 4

5 EventsStack(); void push(event *data); void pop(); Event* top() const; ; EventsStack::EventsStack() : _top(0) { ; void EventsStack::push(Event *e) { EventNode *q = new EventNode(); q->data = e; q->next = _top; _top = q; void EventsStack::pop(){ if ( _top == 0 ) return; EventNode *oldtop = _top; _top = _top->next; delete oldtop; Event* EventsStack::top() const { return _top->data; בסעיפים א-ג יש לצייר את תמונת הזיכרון של התהליך הכוללת ערכים הנמצאים במחסנית, ערכים הנמצאים בערימה ומצביעי vtable אם יש אין צורך לאייר את ה vtables גודלם של מצביעים ו- int הוא 4 נקבע כי כתובות בערימה הם בתחום 1000 עד 3000 וכי כתובת המחסנית מתחילה ב 5000 ועולה כשהמחסנית גדלה כל סעיף יש לאייר מחדש לכל תא זיכרון באיור יש לכלול מספר המייצג את כתובתו א ציירו את תמונת הזיכרון לאחר ביצוע השורות הבאות [2 נקודות] void main() { EventsStack eventstack; ב ציירו את תמונת הזיכרון לאחר ביצוע השורות הבאות [6 נקודות] void main() { EventsStack eventstack; Event e1(1); eventstackpush(&e1); Event e2(2); eventstackpush(&e2); נוספו 2 מחלקות חדשות: class BuyingEvent : public Event { 5

6 public: BuyingEvent(int id) : Event(id) {; ; class SellingEvent : public Event { public: SellingEvent(int id, int price) : Event(id), _price(price) {; int _price; ; ג ציירו את תמונת הזיכרון לאחר ביצוע השורות הבאות [6 נקודות] void main() { EventsStack eventstack; Event *e1 = new BuyingEvent(1); eventstackpush(e1); Event *e2 = new SellingEvent(2, 20); eventstackpush(e2); ד בעת הרצת התוכנית הבאה התגלתה דליפת זיכרון יש לפתור את דליפת הזיכרון ע"י עדכון המחלקה EventsStack וללא שינוי ה main הנתון: [6 נקודות] void main() { EventsStack eventstack; Event e1(1); eventstackpush(&e1); ה ביצוע השורות הבאות אינו גורם לשכפול המחסנית כולה הוסיפו אופרטור ההשמה למחלקה EventStack כך שיבצע שכפול המחסנית כולה (העתקה עמוקה) יש לשכפל את הצמתים אך לא את הנתונים כך שלאחר ביצוע השמה כמודגם מטה, יהיו הצבעות משתי מחסניות שונות על על אותם e1,e2 כמו כן יש לאייר את תמונת הזיכרון שתתקבל מביצוע השורות הבאות לאחר הוספת אופרטור ההשמה [10 נקודות] void main() { EventsStack eventstack; Event e1(1); eventstackpush(&e1); Event e2(2); eventstackpush(&e2); EventsStack eventstack1 = eventstack; 6

7 30) שאלה 3 נקודות) בשני התרגילים האחרונים, עסקנו בפרוטוקול ה STOMP התומך בפרסום של הודעה לתור של מנויים בשאלה זו, נעסוק בגרסה פשוטה יותר של פרוטוקול זה CONNECT login: <username> passcode:<passcode> התחברות לשרת נעשית על ידי שליחת ההודעה COONECT לשרת ה STOMP ^@ לשם פשטות השאלה, בגירסה זו של הפרוטוקול, השרת אינו מחזיר הודעה CONNECTED עם,sessionId כפי שמימשתם בתרגיל הצטרפות כמנוי לתור נעשית על ידי שליחת ההודעה SUBSCRIBE לשרת ה :STOMP ביטול רישום לתור ניתן על ידי שליחת ההודעה UNSUBSCRIBE לשרת ה :STOMP SUBSCRIBE destination: <queue name> ^@ UNSUBSCRIBE destination: <queue name> ^@ שליחת הודעה לקבוצת מנויים רשומים, ניתנת על ידי שליחת הודעת SEND ל שרת ה STOMP המכילה את שם קבוצת המנויים, ואת תוכן ההודעה למשלוח כתגובה, ישלח השרת הודעת MESSAGE לכל אחד מהלקוחות שנרשמו לתור SEND destination: <queue name> <message string> ^@ MESSAGE destination: <queue name> message-id: <message-identifier> <message string> ^@ על פי הפרוטוקול, על כל אחת מבקשות הלקוח SEND) (CONNECT, SUBSCRIBE, UNSUNSCRIBE, עשוי השרת להחזיר הודעת שגיאה (ERROR) בשאלה זו נניח כי הבקשות תמיד מצליחות, כך שלא נשלחות אף פעם הודעות שגיאה ההודעות היחידות שנשלחות מהשרת הינן הודעות מסוג MESSAGE באופן זה יכולים לקוחות שונים להירשם לתורים שונים, לשלוח הודעות לתורים, ולקבל הודעות שנשלחו לתורים אליהם הן נרשמו 7

8 נניח כי קיים מימוש של שרת STOMP המקבל ושולח הודעות ב TCP כמו זה שמימשתם בתרגיל 3 ו 4 StompClient 1 CONNECT SUBSCRIBE UNSUBSCRIBE SEND StompServer MESSAGE StompClient n TCP Connection במודל זה, ה StompClient מגדיר TCP Socket דרכו הוא שולח ומקבל הודעות, בפורמט של STOMP אשר תואר לעיל כדי לפשט את הגישה לשרת הוחלט להגדיר תהליך ביניים בשם,StompClientRMI המכיל Remote Object Stomp המממש ממשק התחברות לשרת ה (RMI) public interface StompConnector extends javarmiremote { StompOperator connect(string login, String passcode) throws javarmiremoteexception,ioexception; המתודה connect מחברת את הלקוח לשרת ה Stomp על ידי שליחת ההודעה CONNECT (כזכור, אני מניחים כי הפעולה תמיד מצליחה וכן אין הודעת CONNECTED מהשרת) המתודה מחזירה RemoteObject המממש ממשק לפעולות הלקוח מול שרת ה,Stomp על פי הפרוטוקול: public interface StompOperator extends javarmiremote { void subscribe(string groupname) throws javarmiremoteexception,ioexception; void unsubscribe(string groupname) throws javarmiremoteexception,ioexception; void send(string groupname, String str) throws javarmiremoteexception,ioexception; List<String> getmessages() throws javarmiremoteexception,ioexception; 8

9 ה שולחות לשרת את ההודעות UNSUBSCRIBE, SUBSCRIBE, subscribe, unsubscribe, send המתודות מחזירה את תוכן ההודעות שהגיעו מהשרת (ע"י פעולת (MESSAGE ועדיין לא getmessages SEND המתודה נקראו על ידי הלקוח,StompServer באופן הבא: ל StompClient מתווך בין בין ה ומפרסמו ב StompConnector הוא מגדיר אובייקט המממש את ומקבל את ה rmiregistry ניגש ל StompClient ה perator ההתחברות, ולקבל כערך מוחזר אובייקט המממש את שרת ה Stomp כך שהוא יכול לבצע את פעולת לשם ביצוע פעולות באופן נוח מול rmiregistry StompConnector StompOperator StompClientRMI - - StompClient 1 StompClientRMI StompServer StompConnector_STUB StompOperator_STUB 1 connect StompConnector CONNECT StompClient n subscribe unsubscribe send getmessages StompOperator 1 StompOperator n MESSAGE SUBSCRIBE UNSUBSCRIBE SEND MESSAGE StompOperator_STUB n connect StompConnector_STUB rebind lookup rmiregistry StompConnector_STUB RMI Connection TCP Connection (StompOperator getmessages() להלן מימוש של שני הממשקים (ללא מימוש המתודה של public class StompConnectorImpl extends javarmiserverunicastremoteobject implements StompConnector { 9

10 protected String _stompserverhost; protected int _stompserverport; public StompConnectorImpl(String stompserverhost, int stompserverport) throws javarmiremoteexception { _stompserverhost = stompserverhost; _stompserverport = stompserverport; public StompOperator connect (String login, String passcode) throws javarmiremoteexception,ioexception { Socket socket = new Socket(_stompServerHost, _stompserverport); PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(socketgetOutputStream(),"UTF utstream(),"utf-8")); outprint("connect\nlogin: nlogin: " + login + "\npasscode:" " + passcode + "\n\n"" n" + '\0');' return new StompOperatorImpl(socketgetInputStream(),socketgetOutputStream()); public class StompOperatorImpl extends javarmiserverunicastremoteobject implements StompOperator { protected PrintWriter _writer; protected BufferedReader _reader; public StompOperatorImpl(InputStream in, OutputStream out) throws javarmiremoteexception, IOException { _reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in,"UTF-8")); _writer = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(out,"UTF-8")); public void subscribe (String group) throws javarmiremoteexception, IOException { synchronized (_writer( _writer) ) { _writerprint("subscribe\ndestination: ndestination: " + group + "\n\n"" n" + '\0');' public void unsubscribe (String group) throws javarmiremoteexception, IOException { synchronized (_writer( _writer) ) { _writerprint("unsubscribe\ndestination: ndestination: " + group+ "\n\n" " n" + '\0');' public void send (String group, String str) throws javarmiremoteexception, IOException { synchronized (_writer( _writer) ) { _writerprint("send\ndestination: ndestination: " + group+ "\n\n"" " + str + "\n" " + '\0');' public List<String> getmessages() throws javarmiremoteexception { 10

11 ,StompServer כדי לחלץ את Socket ל על ה StompClient במימוש שלכם לפרוטוקול בתרגילים 3,4, האזין ה ההודעות שנשלחו על ידי השרת, כאשר הן מתקבלות, ללא בקשה מיוחדת לכך מצד המשתמש מעבר לרישומו הראשוני בתור,StompOperator נעשית באופן יזום, רק בעקבות הפעלת בשאלה זו, לעומת זאת, משיכה של הודעות דרך הממשק כלומר לא מספיק להרשם לתור, צריך גם לבקש לחלץ את ההודעות מידי פעם getmessages() המתודה א ב כקריאה של המידע getmessages() אחד הסטודנטים, בקורס משנה שעברה, הציע לממש את המתודה StompOperatorImpl _reader ב שהתקבל דרך השדה getmessages() הסבירו מדוע מימוש שכזה עשוי להביא את הת'רד הנוכחי (של (RMI המריץ את המתודה,blocked אף שהוא אינו נעול על ידי ת'רד אחר [2 נקודות] למצב, וממשו את המתודה StompOperatorImpl mpl עדכנו את המחלקה (_reader 10] נקודות] א' (על ידי הגדרת ת'רד אחר למשימת הקריאה מה,getMessages() כך שתימנע הבעיה בסעיף ג StompCl 3] נקודות] tompclientrmi השלימו את התוכנית שכתובתו," " על port 2010 host רץ ב rmiregistry הניחו כי תהליך של public class StompClientRMI { public static void main(string[] args) { try { //@TODO catch (Exception e) { eprintstacktrace();,stompclient כך של התוכנית main ד השלימו את מתודת ה StompConnector - קבלת Stomp - התחברות לשרת ה - רישום לתורים ששמם,q1 q2 - שליחת ההודעה Surprise" "Suzy לתור q3 - המתנה למשך דקה - הדפסה על המסך של ההודעות שנשלחו לתורים,q1 q2 - ביטול הרישום לתורים,q1 q2 [6 נקודות] public class StompClient { public static void main(string[] args) { try { //@TODO1: : get StompConnector //@TODO2: : connect to the stomp server //@TODO3: : subscribe to queues q1,q2 //@TODO4: : send "Suzy Se" S message to queue q3 Threadsleep(60000); 11

12 : print the messages that were sent to q1 and q2 //@TODO6: unsubscribe queues q1,q2 catch (Exception e) { eprintstacktrace(); ה TODO1, ) StompClient של main כמה פעולות תקשורת נדרשות עבור שתי הפעולות הראשונות ב )? פעולת תקשורת מוגדרת כהעברת מידע בפרוטוקול TCP מתהליך לתהליך, בכיוון אחד TODO2 ו בתרגילים 4 3, כתבתם שני מימושים ל,StompServer הנבדלים במודל התקשורת עם הלקוחות: Multi-Client Server The Reactor האם מספר פעולות התקשורת שתיארתם בסעיף ד' תלוי במודל התקשורת הנבחר Multi-client /Reactor?Server 3] נקודות] (10 נקודות) שאלה 4 לוח זמני הטיסות של נמל התעופה בן גוריון מאוחסן במערכת לניהול בסיסי נתונים לכל טיסה יש מספר זיהוי יחודי בנוסף, מתאפיינת הטיסה על פי היעד שלה, מספר הטרמינל, שער היציאה, תאריך ושעת הטיסה, והמטוס המבצע את הטיסה מטוס מתאפיין על פי מספר יחודי, וציון הסוג שלו לכל סוג מטוס יש מחרוזת המתארת את המפרט הטכני שלו, וכן שדה המציין את קיבלת הנוסעים המקסימאלית א ב הגדירו מודל נתונים (טבלאות ומפתחות) עבור המערכת שתוארה לעיל [5 נקודות] הגדירו שאילתת SQL המחזירה את הקיבולת המקסימאלית של המטוסים היוצאים 1210 התוצאות צריכות להיות ממוינות בסדר יורד [5 נקודות] למדריד בתאריך 12